脉管制冷机工作过程数值模拟的Lax-Wendroff算法研究

提出将Lax—Wendroff数值方法应用于脉管制冷机气体流动和工作过程的数值模拟。分析了属于Lax—Wendroff数值方法类型、具有2阶精度格式、2阶段MacCormack算法及其相应的离散格式和算法组织。所进行的研究表明，将Lax-wen-droff算法类型应用于数值计算脉管制冷机工作过程所伴随的强烈热交换和流动损失现象的气体流动，可以获得很好的数值稳定性。     

脉管制冷机特征线数值分析方法

提出运用特征线方法数值计算脉管制冷机的内部流动，提出相应离散方法，数值计算方法和特征线边初值问题的处理方法。算例结合实验进行验证，并论述了脉管制冷机部流动特征线数值分析方法的数理意义。     

脉管内粗糙度对气体热动力特性影响研究

脉管制冷机在很多领域应用广泛,但脉管内部气体热动力特性的影响因素缺乏研究。采用分子动力学的方法,建立三种不同类型的通道,模拟脉管内部气体流动的热动力过程,研究壁面粗糙度、通道形状对脉管内气体流动温度场的影响。结果表明:粗糙元高度增加时,壁面摩擦导致的热量使得温度提高;通道形状导致的摩擦也会使得温度场温度上升,两者均不利于脉管的冷端制冷。粗糙元对冷端温度的影响比通道形状更加突显。系统压力也会影响冷端温度,随着系统压力的升高,冷端温度下降。     

脉管制冷机污染试验研究

通过强化加速试验,从运行时间、加热烘烤温度、自由气体污染和约束气体污染等方面研究了工质气体污染对脉管制冷机制冷性能的影响,试验结果表明,脉管制冷机在工作时,污染物在回热器内的重新分布以及污染回热材料是脉管制冷机产生污染效应的主要因素。结合传热及流阻等理论对试验结果进行了机理分析,其试验结论有助于脉管制冷机的空间工程化应用。     

热耦合二级Stirling型脉管制冷机的性能研究

建立热耦合二级Stirling型脉管制冷机实验装置.通过实验,系统研究了交变流动工质的工作频率和平均工作压力对热耦合二级Stirling型脉管制冷机性能的影响,详细报道并分析讨论了实验结果.以氦气作为工质,在优化工作频率和平均工作压力条件下,热耦合二级Stirling型脉管制冷机获得了13.52 K的无负荷制冷温度.     

可控直流对于单级脉管制冷机的影响研究

脉管制冷机中气体工质为交变流动,当制冷机中引入一个环路时,便有形成直流的可能。采用引入可控直流的方法予以研究,实验结果发现,一定量的直流可以提高脉管制冷机的性能。在理想气体的温区,制冷机的COP相比于无直流情况最大可提升2.2%,进而初步研究提升制冷效率的机理。同时研究发现,液氮温区在正向直流量相对于交流量变化量大约小于3.5‰的范围内,制冷效率相对于无直流的工况并未降低,说明脉管制冷机具有允许一定直流量的特性。     

脉管制冷机冷端换热器的改进

为了进一步提高脉管制冷机在液氮温区（７７Ｋ）的制冷量,本文对脉管冷端换热器进行了改进,同时还对脉管冷端气流的平均温度进行了测量。实验结果表明,常规脉管制冷机冷端换热器中的换热面积是不足的,脉管制冷机冷端换热器的传热损失较大,在设计计算中不应忽视。采用高目数的换热器填料有利于降低脉管冷端壁面与冷端气体之间的温差,从而提高冷端换热器效率,进而提高液氮温区脉管制冷机效率。     

气波制冷机等熵效率影响因素的实验研究

通过实验研究了气体分配器转速、振荡管长度与气体膨胀比等因素对气波制冷机等熵效率的影响,给出了影响曲线并进行了分析。同时,对强化振荡管传热、耦合脉管制冷结构等提高等熵效率的方法进行了实验研究。研究结果对改善气波制冷机的结构与性能具有指导意义。     

大功率斯特林型脉管制冷机的最新研究进展

介绍了国内外大功率脉管制冷机的研究现状及最新进展,探讨了大功率脉管制冷机研究面临的大尺寸回热器中温度和流动的非均匀性等困扰发展的关键科学问题,指出了大功率脉管制冷机研究的发展趋势.     

低于4K温度工作的二级脉管制冷机研制

介绍最近研制的一台双向进气带第二小孔阀型二极脉管制冷机实验情况。该机采用计算机时序控制，脉管热端均处于室温。文中给出了二级脉管制冷机的基本结构尺寸以及试验结果；一级脉管达到４５Ｋ；二级脉管无负荷最低制冷温度达到３．１Ｋ。能稳定，长期工作，讨论了制冷机性能的主要因素。     

脉管制冷机的性能特征

为了研究脉管制冷机的性能特征，本研究课题业已完成了多项实验。结果发现，瞬态或起动期间的冷却时间ｔｃ由脉管壁时间常数τｐｔ所控制，且基本型脉管（ＢＰＴ）制冷机的动态特性可作为一阶系统处理。在稳态运行中，已发现冷端温度ＴＬ随τＰｔ而变化，并且冷负荷ＱＬ随τｐｔ增大而单值增大。这表明，由气体从冷端至热端所泵送的热量随ｈｐｔ的下降而增大（即气体与壁之间的能量交换较小）。从而表明，脉管壁的储热或放热过程对ＢＰＴ制冷机的性能具有消极的作用。还以实验方法发现，脉管内气体的压缩／膨胀过程可以说明ＢＰＴ制冷机的性能，这些过程类似于布雷顿循环，不过介于等温和绝热过程之间。本文实验还表明，脉管制冷机在瞬态和稳态的性能主要地是由脉管壁时间常数τｐｔ，所控制。     

ST型脉管制冷机的数值模拟

利用有限差分的数值模拟方法,建立了斯特林型脉管制冷机的数理模型,并编制了数值模拟程序.模拟结果表明该程序可以较好地描述脉管制冷机内部气流动态参数的瞬态变化情况,并揭示小孔阀、双向进气阀对制冷机性能的改善作用,为制冷机设计和改进提供依据.     

DC流对液氦温区斯特林型脉管制冷机的影响

理论研究表明DC流(Direct Current flow)存在于大多数双向进气结构的脉管制冷机中。开展了10 K以下多级斯特林脉管的实验研究,考察了在液氦温区斯特林脉管内直流流动对制冷机性能影响的规律。在采用双向进气结构对DC流流向及流量适当控制时,制冷机性能得到明显提升,在8—7 K温区适当的DC流下冷端由7.42 K降低至7.16 K。     

低于4K的三级脉管制冷机的新型结构

叙述了用以提高多级脉管制冷机的工作性能和系统简单化的新结构．为减少国热器的损失和脉管冷损，在从室温到液氦温区内工作的脉管制冷机中引入了回热管．采用这种结构的三级制冷机达到了３．６Ｋ的最低温度，４．９Ｋ时制冷量为１１９ｍＷ．给出了该脉管制冷机的实验结果和制冷性能．     

切换式脉管制冷机的性能分析

切换式脉管制冷机用于天然带压气源获取冷量，具有一定的优势。本文着重在理论数值分析上对其性能进行了研究，建立了切换式脉管制冷机的数学模型，对制冷机内部过程进行了数值模拟计算，并用实验验证数值分析的可靠性，计算结果揭主要结构参数和操作参数同性能指标的关系，理论数值分析的切换式脉管制冷机的进一步结构优化提供了具有重要的参考价值的依据。     

大功率脉管制冷机回热器填料优化研究北大核心CSCD

对一台液氮温区百瓦级制冷量的大功率斯特林型脉管制冷机的回热器填料进行了理论优化和实验研究。实验结果发现,在回热器冷端适当组合不同目数的丝网后,会把回热器分成两个部分,这在一定程度上能抑制大功率脉管制冷机回热器中的二次流动,降低回热器中部的温度非均匀性。通过实验得出该脉管制冷机中回热器填料的最优组合为300目不锈钢丝网搭配250目不锈钢丝网,组合比例为10∶1,最终在80 K获得了381.3 W的制冷量。回热器中部最大温差为30.3 K,相较于在回热器中填充单一300目不锈钢丝网的情况,降低了25.6 K。     

液氦温区双向进气型脉管制冷机的绝热模型

在考虑２０Ｋ以下温区氦流体热物性特点的基础上，本文建立了液氦温区脉管制冷机的经热模型，用以研究液氦温区双向进气型脉管制冷机的动态工作过程及其制冷机理，为开展液氦温区多级脉管制冷机的实验研究提供了理论依据。     

大功率单级脉管制冷机回热器性能模拟与实验

为了提高单级脉管制冷机在20 K-40 K温区的制冷量,对自行设计制作的1台单级G-M型脉管制冷机采用REGEN3.3进行了计算模拟,获得了铅丸直径选择、不同温区回热器材料最佳组合等结果。在此基础上,对该台单级脉管制冷机进行了试验,实验结果表明该脉管制冷机在20.6K和29.9 K可分别获得20 W和40 W的制冷量,输入功率为7.5 kW。     

深冷文献消息(国内部分)

20 0 5 110 1　 1 2 7K 3 He二级脉管制冷机性能研究蒋　宁等　《低温工程》　 2 0 0 4　№ 5　 1～ 7在一台具有独立气体回路的液氦温区G M型二级脉管制冷机上 ,采用3He为第二级制冷工质 ,获得了 1 2 7K的最低无负荷制冷温度。与两级均采用4 He工质的情况相比 ,在相同的条件下 (相同压缩机耗功 :4 3kW 1 3kW) ,第二级采用3He为工质 ,使得该二级脉管制冷机在 4 2K的制冷量提高了 4 0 5 %。2 0 0 5 110 2　斯特林型高频脉冲管制冷机的实验研究王国平等　《低温工程》　 2 0 0 4　№ 5　 8～ 12介绍了一台单级U型高频脉冲管制冷机的…     

单级G-M型小孔脉管制冷机Sage建模

G-M型脉管制冷机作为一项成熟的低温制冷技术,尚缺少公开的整机模拟分析方法。Sage软件包含压缩机、高低压切换阀和脉管制冷机冷头相关部件等模型。使用Sage软件建立了单级G-M型小孔脉管制冷机整机模型。将现有单级G-M型小孔脉管制冷机的实验设计参数作为输入参数,将Sage模型的计算结果与该制冷机实验结果进行对比,初步验证了模型的准确性,并重点计算分析高低压切换阀的孔径、时序对制冷机性能的影响。